ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH
CHÖÔNG III: BOÄ BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP XOAY CHIEÀU
I. TOÅNG QUAÙT
1.Chöùc naêng : Duøng ñeå ñieàu khieån trò hieäu duïng ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra boä bieán ñoåi coù
nguoàn ngoõ vaøo coù daïng ñieän aùp xoay chieàu khoâng ñoåi.
2. ÖÙng duïng:
- Caùc thieát bò nhieät ñieän (loø ñieän, thieát bò tieâu thuï nhieät ñieän trong gia ñinh)
- Ñoùng ngaét ñeøn vaø ñieàu khieån ñoä saùng (treân saân khaâu, ñeøn quaûng caùo…)
- Caùc ñoäng cô khoâng ñoàng boä coâng suaát nhoû vaø trung bình (truyeàn ñoäng cuûa caùc maùy
quaït, maùy bôm, maùy xay)
- Caùc truyeàn ñoäng nhoû vôùi caùc ñoäng cô vaïn naêng coâng suaát nhoû (duïng cuï ñieän caàm tay,
maùy saáy, maùy troän)
- Heä thoáng buø nhuyeãn coâng suaát phaûn khaùng
3. Phaân loaïi:
a) Theo soá pha:
- 1 pha
- 3 pha
- m pha
b) Theo daïng maïch:
- Cô baûn (ñoái xöùng)
- Tieát kieäm (khoâng ñoái xöùng)
c) Nguyeân taéc ñieàu khieån boä bieán ñoåi:
- Ñieàu khieån pha
- Ñieàu khieån theo thôøi gian
4. Caùc loaïi khoaù xoay chieàu baùn daãn:
a) Duøng khoaù TriAC, Thyristor SCR (thöôøng gaëp) : H3.1
H3.1
b) Duøng khoaù BJT, MOSFET, IGBT : H3.2
58
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH
H3.2
II. BOÄ BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP XOAY CHIEÀU MOÄT PHA
1.Sô ñoà :
V1
V2
u
Zuz
iz
H3.3. Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu moät pha taûi Z
Aùp nguoàn xoay chieàu moät pha coù phöông trình tUu m
ω
sin
=
Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu goàm 2 SCR maéc ñoái song
Taûi coù theå daïng R, L hoaëc RL
2. Phaân tích:
2.1. Tröôøng hôïp taûi R:
- V1 ñöôïc ñoùng vôùi goùc treã pha α, phaàn soùng döông cuûa ñieän aùp nguoàn ñöôïc ñaët leân taûi.
- V2 ñöôïc ñoùng vôùi goùc treã pha α, phaàn soùng aâm cuûa ñieän aùp nguoàn ñöôïc ñaët leân taûi.
Quaù trình ñieän aùp vaø doøng ñieän cuûa caùc ñaïi löôïng ñöôïc veõ treân hình H3.3. Caùc traïng thaùi trong
moät chu kyø aùp nguoàn :
o Traïng thaùi 0: [0 … α]
;0;0sin
;0;0sin
;0;0
212
11
=<−=−=
=>==
==
VmVV
VmV
zz
itUuu
itUuu
iu
ω
ω
(3.1)
59
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH
ÔÛ thôøi ñieåm ωt = α, tín hieäu kích IG1 > 0 ⇒ Thyristor V1 ñoùng vì thoaû ñieàu kieän khoùa aùp döông vaø
ñöôïc kích ñoùng.
o Traïng thaùi V1: [α … π]
;0;0
;;
;sin;0
22
1
1
==
==
=
=
=
VV
z
zzV
mzV
iu
R
u
iii
tUuuu
ω
(3.2)
ÔÛ thôøi ñieåm ωt = π, u=0 ⇒ uz=0 ⇒ iz=0 ⇒ iV1=0 ⇒ SCR V1 ngaét
o Traïng thaùi 0: [π … π+α]
;0;0sin
;0;0sin
;0;0
212
11
=>−=−=
=<==
==
VmVV
VmV
zz
itUuu
itUuu
iu
ω
ω
(3.3)
ÔÛ thôøi ñieåm ωt = π+α, tín hieäu kích IG2 > 0 ⇒ Thyristor V2 ñoùng vì thoaû ñieàu kieän khoùa aùp döông
vaø ñöôïc kích ñoùng.
o Traïng thaùi V2: [π+α … 2π]
;0;0
;;
;sin;0
11
2
2
==
=−=
===
VV
z
zzV
mzV
iu
R
u
iii
tUuuu
ω
(3.4)
ÔÛ thôøi ñieåm ωt = 2π, u=0 ⇒ uz=0 ⇒ iz=0 ⇒ iV2=0 ⇒ SCR V2 ngaét vaø quaù trình laäp laïi töø ñaàu.
Giaûn ñoà quaù trình aùp vaø doøng ñöôïc trình baøy treân H3.4
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
time, [s]
u, [V]
60
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
-300
-200
-100
0
100
200
300
uz, [V]
time, [s]
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
-60
-40
-20
0
20
40
60
time, [s]
iz, [A]
00.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
uv1, [V]
time, [s]
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0
10
20
30
40
50
60
70
time, [s]
iv1, [A]
Hình 3.4. Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu 1 pha – Taûi R
61
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH
Heä quaû:
Trò hieäu duïng ñieän aùp treân taûi R cho bôûi heä thöùc:
()()
π
α
π
α
ωω
π
π
α
2
2sin
1.sin
12
2+−== ∫UtdtUU mz (3.5)
Khi goùc α thay ñoåi trong phaïm vi [0…π] thì U ≥ Uz ≥ 0.
Trò hieäu duïng doøng ñieän qua taûi Iz:
I
z=Uz/R (3.6)
Coâng suaát tieâu thuï cuûa taûi :
2
2
.z
z
zIR
R
U
P== (3.7)
Heä soá coâng suaát cuûa nguoàn:
π
α
π
α
λ
2
2sin
1
.
2
+−==== U
U
IU
R
U
S
Pz
z
z
z (3.8)
Treân H3.5 trình baøy moái quan heä giöõa trò hieäu duïng aùp ngoõ ra Uz vaø heä soá coâng suaát λ vaøo goùc ñieàu
khieån α.
62